(57)【要約】【課題】ダイヤモンドを電子放出物質として用いた高い発光効率を有する放電灯、およびその製造方法を得る。さらに高い発光効率を有するとともに放電灯内部の温度管理が容易な、高効率な放電灯、およびその製造方法を得る。【解決手段】光透過部を有し放電ガスおよび水銀を収容して封止された外囲器と、基体の表面に電子放出物質としてダイヤモンド層が形成され、前記外囲器の端部において一部が前記外囲器内に収容された状態で配置された一対の電極と、前記電極上に設けられた接合層と、前記接合層上に設けられた封止材層と、前記外囲器の内面に設けられた蛍光体と、を備え、前記接合層が、前記封止材層の構成元素であり且つ炭素と反応しやすい元素を含んでなり、前記外囲器と前記電極とが、前記接合層と前記封止材層とを介して接合されてなる。【選択図】        図１
2005353535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過部を有し放電ガスおよび水銀を収容して封止された外囲器と、
基体の表面に電子放出物質としてダイヤモンド層が形成され、前記外囲器の端部において一部が前記外囲器内に収容された状態で配置された一対の電極と、
前記電極上に設けられた接合層と、
前記接合層上に設けられた封止材層と、
前記外囲器の内面に設けられた蛍光体と、
を備え、
前記接合層が、前記封止材層の構成元素であり且つ炭素と反応しやすい元素を含んでなり、
前記外囲器と前記電極とが、前記接合層と前記封止材層とを介して接合されてなること
を特徴とする放電灯。
【請求項２】
前記接合層が金属元素または半金属元素を含む層であることを特徴とする請求項１に記載の放電灯。
【請求項３】
前記封止材層がホウ珪酸ガラスからなり、前記半金属元素がボロンであること
を特徴とする請求項２に記載の放電灯。
【請求項４】
前記封止材層がチタンの酸化物および珪素の酸化物を含むガラスからなり、前記金属元素がチタンであること
を特徴とする請求項２に記載の放電灯。
【請求項５】
前記ダイヤモンド層の一部が前記外囲器の外部に延在していることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の放電灯。
【請求項６】
前記放電ガスが希ガスを含むことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の放電灯。
【請求項７】
内面に蛍光体が設けられた外囲器の端部に電極を接合してなる放電灯の製造方法であって、
基体の表面にダイヤモンド層を形成して電極を形成する工程と、
前記ダイヤモンド層上に接合材層を形成する工程と、
前記接合材層上に封止材層を形成する工程と、
前記外囲器と前記電極とを、前記外囲器の端部において前記電極の一部が前記外囲器内に収容された状態で前記接合材層と前記封止材層とを介して接合する工程と、
を含み、
前記接合材層として、前記封止材層の構成元素であり且つ炭素と反応しやすい元素を含む層を形成すること
を特徴とする放電灯の製造方法。
【請求項８】
前記接合材層が金属元素または半金属元素を含む層であることを特徴とする請求項７に記載の放電灯の製造方法。
【請求項９】
前記封止材層がホウ珪酸ガラスからなり、前記半金属元素がボロンであること
を特徴とする請求項８に記載の放電灯の製造方法。
【請求項１０】
前記封止材層がチタンの酸化物および珪素の酸化物を含むガラスからなり、前記金属元素がチタンであること
を特徴とする請求項８に記載の放電灯の製造方法。
【請求項１１】
前記ダイヤモンド層の一部を前記外囲器の外部に延在させて前記外囲器と前記電極とを接合すること
を特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか１つに記載の放電灯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子を放出する電子放出物質としてダイヤモンドを用いた放電灯およびその製造方法に関するものであり、特に各種照明用や液晶装置等のバックライト用に用いて好適な放電灯およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、物質を高温にした際に放出される熱電子を用いる熱陰極は、Ｘ線管、高周波電子管のような真空中で動作する真空管の電子源として、また熱陰極放電灯においては蛍光灯のようにガス中で動作する放電管の電子源として広く用いられている。一方、冷陰極は、冷陰極放電灯などに用いられ、熱陰極を利用した放電灯よりも消費電力が大きいものの、その長寿命性から液晶テレビのバックライト等に用いられている。陰極をこれらの電子源として用いる場合は電極周辺での電圧降下が大きい。そこで、冷陰極放電灯においては電極での電圧降下分の低減が望まれている。また電子として２次電子を用いるタイプの場合、放出効率がよい電極材料としてアルカリ金属が知られている。しかしながら、アルカリ金属はスパッタ耐性が低く、融点も低いという問題がある。このため、現在、一般には高融点金属であるニッケル（Ｎｉ）やモリブデン（Ｍｏ）が電極材料として用いられている。この場合、ＢａＯ等を陰極に塗布することにより陰極損失を低減することができるが、スパッタリングによる消耗のため寿命が短いことが大きな問題となっている。
【０００３】
これに対して、炭素材料であるダイヤモンドは、電子放出特性およびスパッタ耐性に優れており、上記の課題を解決するために有望な電極材料である。このようなダイヤモンドを電極材料として用いた冷陰極放電灯として、図１０に示すようなバリア型冷陰極放電灯１０１がある（例えば、特許文献１参照）。図１０に示すバリア型冷陰極放電灯１０１は、中空体１０２と、中空体１０２内に部分的に挿入された一対の電極１０３ａ、１０３ｂと、中空体１０２の内面上に設けられた蛍光体膜１０６とを有している。電極１０３ａは、導体１０４ａとそれを被覆したダイヤモンド膜１０５ａとを有しており、同様に、電極１０３ｂは、導体１０４ｂとそれを被覆したダイヤモンド１０５ｂとを有している。また、中空体１０２には希ガスが封入されている。このように電極材料としてダイヤモンドを用いることにより高い発光効率を得るとともにスパッタリングによる消耗を抑制して、長寿命の冷陰極を実現することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３２８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、多結晶ダイヤモンドの表面は通常、非常に凹凸が激しいため、電極とガラス管を接合する際、多結晶ダイヤモンドとガラス管との間に隙間が生じてしまうという問題がある。また、多結晶ダイヤモンドとガラス材料との濡れ性が悪く、隙間無く確実に接合することが困難であるという問題がある。これらのことから、電極材料としてダイヤモンドを用いた場合は放電灯内の気密性を保つことが難しく、多結晶ダイヤモンドを電子放出物質として用いた電極を備えた冷陰極放電灯を確実に作製することは困難であるという問題がある。そこで、高い気密性を実現可能な封止方法の開発が望まれている。
【０００６】
また、冷陰極放電灯は、放電灯の直径が小さいほど発光効率が上がるが、細くすることにより放電灯内部の熱の放熱性が悪くなるという問題がある。現状では、直径を４ｍｍ程度とした場合に最も放熱効率が良い冷陰極放電灯が作製できる。しかし、放電灯内部の熱を効率的に逃がすことで、さらに放電灯の細管化が可能となり、発光効率の高効率化が期待できる。したがって、冷陰極放電灯において放電灯内部の熱を効率的に逃がせる構造が望まれている。
【０００７】
また、ワイドバトンギャップ半導体の物性として知られている負性電子親和力（ＮＥＡ）特性がダイヤモンドでも報告され始めている。しかし、ダイヤモンドを熱陰極の電極材料として使用した場合、熱陰極放電灯では駆動温度が高いためダイヤモンドがグラファイト化してしまい、ＮＥＡの特性を十分に活用できていないという問題がある。このため、放電灯内部の熱を効率的に逃がせる構造が望まれている。
【０００８】
そして、放電灯を動作させる場合、熱陰極、冷陰極ともに駆動電圧が必要である。ここで、駆動電圧を上げることにより発光輝度を高めることができるが、駆動電圧を上げると放電灯内部の温度が上昇してしまう。そして、放電灯内部の温度が上昇すると発光効率が低下してしまうため、放電灯内部の温度をコントロールするためにも、放電灯内部の熱を効率的に逃がす構造の開発が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ダイヤモンドを電子放出物質として用いた高い発光効率を有する放電灯、およびその製造方法を得ることを目的とする。さらに高い発光効率を有するとともに放電灯内部の温度管理が容易な、高効率な放電灯、およびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる放電灯は、光透過部を有し放電ガスおよび水銀を収容して封止された外囲器と、基体の表面に電子放出物質としてダイヤモンド層が形成され、外囲器の端部において一部が外囲器内に収容された状態で配置された一対の電極と、電極上に設けられた接合層と、接合層上に設けられた封止材層と、外囲器の内面に設けられた蛍光体と、を備え、接合層が、封止材層の構成元素であり且つ炭素と反応しやすい元素を含んでなり、外囲器と電極とが、接合層と封止材層とを介して接合されてなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる放電灯の製造方法は、内面に蛍光体が設けられた外囲器の端部に電極を接合してなる放電灯の製造方法であって、基体の表面にダイヤモンド層を形成して電極を形成する工程と、ダイヤモンド層上に接合材層を形成する工程と、接合材層上に封止材層を形成する工程と、外囲器と前記電極とを、外囲器の端部において電極の一部が外囲器内に収容された状態で接合材層と封止材層とを介して接合する工程と、を含み、接合材層として、封止材層の構成元素であり且つ炭素と反応しやすい元素を含む層を形成することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、電極表面に電子放出物質としてダイヤモンド層を備えることにより、発光効率に優れた放電灯が実現される。
【００１３】
また、この発明によれば、接合層と封止材層とを介して外囲器と電極とを接合して放電灯の封止を行っている。ダイヤモンド層の表面は凹凸が多く存在する。このため、単に外囲器と電極とを接合してもダイヤモンド層の表面の凹凸により、気密性の高い封止を行うことは困難である。しかしながら、本発明においては、凹凸の激しいダイヤモンド層の表面に接合層を形成して接合面の平坦性を向上させて、なおかつ接合層上に封止材層を設けている。そして、接合層に、封止材の構成元素であり且つ炭素と反応しやすい元素を含ませている。たとえば封止材層がホウ珪酸ガラスからなる場合、接合層にはホウ素（Ｂ）を含ませる。また、封止材層がチタンの酸化物および珪素の酸化物を含むガラスからなる場合は、接合層にはチタン（Ｔｉ）を含ませる。これにより封止材層を溶着する時の熱処理により、ホウ素（またはチタン）がダイヤモンドに拡散して化合物を形成し、また、ホウ素（またはチタン）がガラスに拡散することにより緻密な接合が可能となる。したがって、この発明によれば接合層と封止材層とを介して外囲器と電極とを接合することにより、気密性の高い封止がなされる。
【００１４】
また、この発明によれば、電極表面のダイヤモンド層はその一部が外囲器の外部に延在しているため、放電灯の内部から外部に逃がせる熱量が多くなり、放電灯内部の温度管理が容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、従来製造が困難であった電子放出物質としてダイヤモンド層を有する被覆電極を用いた放電灯の気密性を高く保てるようになり、ダイヤモンドを電子放出物質として用いた高い発光効率を有する放電灯、およびその製造方法を得ることができるという効果を奏する。さらにこの発明によれば、電極に形成したダイヤモンド層により放電灯内部の熱を効率的に逃がすことが可能であり、高い発光効率を有するとともに放電灯内部の温度管理が容易な、高効率な放電灯およびその製造方法を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる放電灯およびその製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下において示す図では、説明の便宜上、各部材により縮尺を異ならせて記載してある場合がある。
【００１７】
（実施の形態）
まず、本発明にかかる放電灯およびその製造方法について、具体的な実施の形態に基づいてより詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した冷陰極放電灯の構成を概略的に示す断面図である。図１に示す冷陰極放電灯１は、外囲器２と、外囲器２の端部において該外囲器２内に部分的に挿入された一対の電極（冷陰極）３ａ、３ｂと、外囲器２の内面上に設けられた蛍光体膜６とを有している。また、外囲器２と一対の電極（冷陰極）３ａ、３ｂとの間には電極（冷陰極）３ａ、３ｂ側から接合層７ａ、７ｂおよび封止材層８ａ、８ｂを有する。電極（冷陰極）３ａは、導体４ａとそれを被覆した電子放出物質であるダイヤモンド層５ａとを有している。同様に、電極（冷陰極）３ｂは、導体４ｂとそれを被覆した電子放出物質であるダイヤモンド層５ｂとを有している。また、導体４ａ、４ｂに被覆されたダイヤモンド層５ａ、５ｂは、その一部が外囲器２の外部に露出している。すなわち、ダイヤモンド層５ａ、５ｂは、導体４ａ、４ｂと同様に、外囲器２の内部から外部にわたって配置されている。そして、外囲器２内には放電ガスとして数１０Ｔｏｒｒの希ガスと、数ｍｇの水銀が封入されている。
【００１９】
以下、上述した冷陰極放電灯１の各構成要素について説明する。外囲器２は、光透過部を有する透明なガラス管が用いられ、その内部に気密な空間を形成している。外囲器２の内部には、ネオンなどの希ガスが封入されており、通常、外囲器２内のガス圧は４０００Ｐａ〜４００００Ｐａ程度に設定されている。外囲器２は、一般的には管状体あるいは平板状中空体であるが、他の形状を有していてもよい。また、外囲器２は、光透過部を有していれば、全体が透明である必要はない。さらに、外囲器２は複数の部品で構成することもできる。
【００２０】
電極（冷陰極）３ａは、電極の基体となる導体４ａと、その表面に被覆された電子放出物質であるダイヤモンド層５ａとを有している。同様に、電極（冷陰極）３ｂは、電極の基体となる導体４ｂと、その表面に被覆された電子放出物質であるダイヤモンド層５ｂとを有している。図１においては、一組の電極（冷陰極）３ａ、３ｂが描かれているが、複数組の電極（冷陰極）３ａ、３ｂを使用することも可能である。
【００２１】
導体４ａ、４ｂの材料としては、通常、金属材料が使用される。その中でも、ダイヤモンド層を形成するためには、導体４ａ、４ｂの材料としてモリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、あるいは銅などの材料を用いることが好ましい。導体４ａ，４ｂの材料としてこのような材料を使用することにより、導体４ａ、４ｂの表面にダイヤモンド膜をＣＶＤ法などによって容易に形成することができる。また、導体４ａ、４ｂの形状に特に制限はなく、導体４ａ、４ｂの形状は、例えば、棒状、板状、環状、渦巻状、あるいは櫛形状など種々の形状とすることができる。また、ダイヤモンド層５ａ、５ｂの厚さは、特に限定されず、任意の厚みとすることができる。
【００２２】
蛍光体膜６は、冷陰極放電灯で一般に使用されている紫外線励起蛍光体のような蛍光体を含有している。蛍光体膜６は、一般的には、図１に示すように外囲器２の内面上に形成されるが、外囲器２の内部であれば他の位置に設けられていてもよい。
【００２３】
接合層７ａ、７ｂは、外囲器２と電極（冷陰極）３ａ、３ｂを確実に接合させて、気密性の高い封止を実現するために設けられるものである。この接合層７ａ、７ｂには、封止材層８ａ、８ｂの構成元素であり且つ炭素と反応しやすい金属元素または半金属元素が含まれている。そして、この金属元素または半金属元素としては、ダイヤモンドおよびガラスの双方との濡れ性が良く、熱膨張率の小さい元素が好ましい。接合層７ａ、７ｂに含まれる金属元素または半金属元素がダイヤモンドおよびガラス材料の双方との濡れ性が良いことにより、接合層７ａ、７ｂはダイヤモンド層５ａ、５ｂおよびガラス材料からなる封止材層８ａ、８ｂの双方と確実に非常に緻密に接合することができる。すなわち、外囲器２であるガラス管の溶着時の熱処理により、金属元素（または半金属元素）がダイヤモンドに拡散して化合物を形成し、また、金属元素（または半金属元素）がガラスに拡散することにより緻密な封止が可能となる。
【００２４】
なお、本発明においては、接合層７ａ、７ｂとしては、封止材層８ａ、８ｂの構成元素であり且つ炭素と反応しやすい金属元素または半金属元素を含む層と、前記の金属元素または半金属元素がダイヤモンド内に拡散して形成された化合物層、および封止材層８ａ、８ｂにおいて前記の金属元素または半金属元素が拡散して高濃度で含有されている前記の金属元素または半金属元素を含む層の近傍の部分を含むものである。また、封止材層８ａ、８ｂの構成元素であり且つ炭素と反応しやすい金属元素または半金属元素を含む層がそのままの状態で残存していない場合には、前記の金属元素または半金属元素がダイヤモンド内に拡散して形成された化合物層と、封止材層８ａ、８ｂにおける前記の金属元素または半金属元素が拡散して高濃度で含有されているダイヤモンド層５ａ、５ｂ近傍の部分とを含めて接合層７ａ、７ｂと称する。
【００２５】
また、ダイヤモンドは熱膨張率が非常に小さい。このため、接合層７ａ、７ｂに含まれる金属元素または半金属元素の熱膨張率が大きい場合には、接合層７ａ、７ｂとダイヤモンド層５ａ、５ｂとの接合後の熱収縮率が大きく異なることとなり、接合層７ａ、７ｂとダイヤモンド層５ａ、５ｂとをしっかり接合することができない虞がある。そこで、接合層７ａ、７ｂに含まれる金属元素または半金属元素として熱膨張率が極力小さく、ダイヤモンドの熱膨張率に近い熱膨張率を有する金属元素または半金属元素を用いることにより、接合後の熱収縮率の影響を極力無くして接合層７ａ、７ｂとダイヤモンド層５ａ、５ｂとを確実に接合することができる。
【００２６】
このように、この冷陰極放電灯１は接合層７ａ、７ｂ、および封止材層８ａ、８ｂを備え、該接合層７ａ、７ｂ、および封止材層８ａ、８ｂを介して外囲器２であるガラス管と、電極（冷陰極）３ａ、３ｂ（より詳細にはダイヤモンド層５ａ、５ｂ）とが接合されている。これにより、この冷陰極放電灯１では、外囲器２であるガラス管と、電極（冷陰極）３ａ、３ｂ（より詳細にはダイヤモンド層５ａ、５ｂ）とが気密性が高い状態で確実に封止されている。
【００２７】
上述したような接合層７ａ、７ｂに含まれる金属元素または半金属元素としては、たとえばボロン（Ｂ）やチタン（Ｔｉ）などが好適である。
【００２８】
ボロン（Ｂ）は、ダイヤモンドと反応して化合物（Ｂ4Ｃ）を作りやすい。したがって、接合層７ａ、７ｂの中にボロン（Ｂ）を含む場合は、ボロン（Ｂ）とダイヤモンドとが反応して化合物（Ｂ4Ｃ）を作ることにより接合層７ａ、７ｂとダイヤモンド層５ａ、５ｂとが非常に緻密に、そして強固に接合される。また、封止材層８ａ、８ｂとして融点が低く、低温の加熱で溶着が行えるホウ珪酸ガラスを用いた場合には、外囲器２であるガラス管と封止材層８ａ、８ｂとの溶着時の温度上昇によりボロン（Ｂ）とホウ珪酸ガラスとが固溶しあい、これにより接合層７ａ、７ｂと封止材層８ａ、８ｂとが非常に緻密に、そして強固に接合される。その結果、外囲器２と電極（冷陰極）３ａ、３ｂとを隙間無く確実に接合することができ、気密性の高い真空封止を行うことが可能となる。
【００２９】
一方、チタン（Ｔｉ）は、炭素とチタンカーバイド（ＴｉＣ）を作りやすい。したがって、接合層７ａ、７ｂの中にチタン（Ｔｉ）を含む場合は、チタン（Ｔｉ）とダイヤモンドとが反応して化合物（ＴｉＣ）を作ることにより接合層７ａ、７ｂとダイヤモンド層５ａ、５ｂとが非常に緻密に、そして強固に接合される。また、封止材層８ａ、８ｂとして熱膨張率の小さいチタンの酸化物および珪素の酸化物を含むガラス（ＴｉＯ−ＳｉＯ系ガラス）を用いた場合には、外囲器２であるガラス管と封止材層８ａ、８ｂとの溶着時の温度上昇によりチタン（Ｔｉ）とチタンの酸化物および珪素の酸化物を含むガラス（ＴｉＯ−ＳｉＯ系ガラス）とが反応して接合層７ａ、７ｂと封止材層８ａ、８ｂとが非常に緻密に、そして強固に接合される。その結果、外囲器２と電極（冷陰極）３ａ、３ｂとを隙間無く確実に接合することができ、気密性の高い真空封止を行うことが可能となる。
【００３０】
また、本発明においては、ダイヤモンドと濡れ性の良い、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ（Ｐｔ）などの層を第１層としてダイヤモンド層５ａ、５ｂ上に設け、その上にボロン（Ｂ）やチタン（Ｔｉ）などを含む層を設けても良い。この場合も、上記と同様な効果を得ることができる。
【００３１】
また、接合層７ａ、７ｂの厚みは特に限定されないが、少なくともダイヤモンド層５ａ、５ｂの表面が露出せず、該ダイヤモンド層５ａ、５ｂの凹凸が隠れる程度の厚みとされる。接合層７ａ、７ｂを設けた後も、該接合層７ａ、７ｂによりダイヤモンド層５ａ、５ｂの凹凸が隠れていない場合には、ダイヤモンド層５ａ、５ｂの凹凸に起因して気密性の高い真空封止ができない虞がある。したがって、接合層７ａ、７ｂを上述したような厚みで形成することにより、ダイヤモンド層５ａ、５ｂの凹凸を接合層７ａ、７ｂにより埋め込み、接合層７ａ、７ｂの表面の平坦性を向上させることができる。これにより、接合時のダイヤモンド層５ａ、５ｂの凹凸の影響を無くし、外囲器２であるガラス管と電極（冷陰極）３ａ、３ｂの表面層であるダイヤモンド層５ａ、５ｂとを接合層７ａ、７ｂおよび封止材層８ａ、８ｂを介して確実に接合させて、気密性の高い真空封止を実現することができる。
【００３２】
以上のように構成された本発明にかかる冷陰極放電灯１は、電極３ａ、３ｂの表面に電子放出物質としてダイヤモンド層５ａ、５ｂを備えることにより、発光効率に優れた冷陰極放電灯が実現されている。これは、ダイヤモンドが高い２次電子放出特性を有することによるものである。すなわち、この冷陰極放電灯１では、電極表面がダイヤモンド層５ａ、５ｂであるため、放電によって生じた希ガスイオンがダイヤモンド層５ａ、５ｂに衝突することによりダイヤモンド層５ａ、５ｂから放出される二次電子が、電極表面がガラスなどの他の電極材料である場合に比べて著しく増大する。すなわち、二次電子放出効率を著しく高めることができる。この場合、放電電流は電圧印加開始直後から急激に増加することとなり、その結果、発光効率が大幅に向上する。また、ダイヤモンドは、電極材料として耐スパッタ性が非常に高い。これにより、冷陰極放電灯の長寿命化を図ることが可能である。
【００３３】
また、この冷陰極放電灯１では、導体４ａ、４ｂに被覆されたダイヤモンド層５ａ、５ｂはその一部が外囲器２の外部に露出しており、該ダイヤモンド層５ａ、５ｂは導体４ａ、４ｂと同様に、外囲器２の内部から外部にわたって配置されている。そして、ダイヤモンドは、熱伝導率に優れた材料である。このような構成とすることにより、冷陰極放電灯１の内部から外部に逃がせる熱量が多くなるという効果を得られる。すなわち、外囲器２の内部で発生した熱の外部への放熱性が大幅に向上している。これにより、冷陰極放電灯１の内部の温度管理が容易となり、外囲器２の内部の温度上昇による発光効率の低下を効果的に抑制することが可能となる。したがって、この冷陰極放電灯１では、発光特性に優れた冷陰極放電灯１が実現されている。また、この冷陰極放電灯１では、電極の表面にダイヤモンド層５ａ、５ｂを備えることにより電極降下電圧が低下し低い電圧で放電が可能である。
【００３４】
そして、この冷陰極放電灯１では、上述したように接合層７ａ、７ｂおよび封止材層８ａ、８ｂを介して外囲器２と電極３ａ、３ｂとを接合して冷陰極放電灯１の真空封止を行っている。ダイヤモンド層５ａ、５ｂの表面は凹凸が多く存在する。このため、単に外囲器２と電極（冷陰極）３ａ、３ｂとを封止してもダイヤモンド層５ａ、５ｂの表面の凹凸により、気密性の高い真空封止を行うことは困難である。そこで、この冷陰極放電灯１では、接合層７ａ、７ｂおよび封止材層８ａ、８ｂを介して外囲器２と電極（冷陰極）３ａ、３ｂとを接合して封止することにより、気密性の高い真空封止を行うことを可能としている。これにより、従来は製造が困難であったダイヤモンド被覆をした電極を用いた冷陰極放電灯であって、高い気密性を有する冷陰極放電灯を実現している。
【００３５】
つぎに、上述した冷陰極放電灯１の製造方法について説明する。図２〜図７は、冷陰極放電灯１の製造方法を説明する工程図である。また、図８は、冷陰極放電灯１の製造方法を説明するフローチャートである。以下、図２〜図８を参照しながら、冷陰極放電灯１の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、図２に示すような、たとえばＮｉからなる導体４ａ、４ｂを用意し、図３に示すように該導体４ａ、４ｂの表面全体に多結晶ダイヤモンドを被覆してダイヤモンド層５ａ、５ｂを形成する（ステップＳ１）。つぎに、図４に示すように、ダイヤモンド層５ａ、５ｂ上に接合材層７ａ′、７ｂ′として金属層を形成する（ステップＳ２）。ここで、接合材層７ａ′、７ｂ′は、後の工程で外囲器２と接合する部位の周辺に形成する。また、接合材層７ａ′、７ｂ′である金属層には、上記において説明した金属元素または半金属元素が含まれている。接合材層７ａ′、７ｂ′を形成することにより、後述する封止材層８ａ、８ｂとの接合面の平坦性を向上させて封止材層８ａ、８ｂとの接合性を高め、隙間無く電極（冷陰極）３ａ、３ｂと外囲器２とを溶着することができる。
【００３７】
つぎに、図５に示すように接合材層７ａ′、７ｂ′上に、封止材層８ａ、８ｂとなる封着ガラスを配置する（ステップＳ３）。一方、内部に蛍光材料を塗布して蛍光体膜６を設けた外囲器２であるガラス管を用意して、該外囲器２に対してあらかじめ余熱を行う。そして、図６に示すように、電極（冷陰極）３ａ上に設けた封止材層８ａと外囲器２の一端部とを位置合わせして、たとえば酸水素バーナー９などにより接合部近傍を所定の温度まで加熱し、片側の電極（冷陰極）３ａを溶着する（ステップＳ４）。そして、外囲器２の内部にネオン（Ｎｅ）などの希ガスと微量の水銀（Ｈｇ）を導入して、電極（冷陰極）３ｂと外囲器２の他端部とを溶着する（ステップＳ４）。電極（冷陰極）３ｂと外囲器２の他端部との溶着は、電極（冷陰極）３ａと外囲器２の一端部との溶着と同様に行う。以上の工程を経ることにより、図７に示すように真空封止され、冷陰極放電灯１の内部が高い気密性に保持された冷陰極放電灯１を作製することができる。
【００３８】
つぎに、具体的な実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
【００３９】
（実施例１）
実施例１では、外囲器２にガラス管を使用し、接合材層７ａ′、７ｂ′としてボロン膜を形成し、封止材層８ａ、８ｂとしてホウ珪酸ガラスからなる層を形成して冷陰極放電灯を作製した実施例について説明する。まず、上述した冷陰極放電灯の製造方法に従って冷陰極放電灯を作製した。ここで、電極３ａ、３ｂを構成する導体４ａ、４ｂにはニッケル（Ｎｉ）からなるロッドを使用した。また、接合材層７ａ′、７ｂ′としてボロン（Ｂ）膜を、ダイヤモンド層５ａ、５ｂの多結晶ダイヤモンドの凹凸が隠れるように略１μｍの膜厚に電子ビーム蒸着法で蒸着した。そして、封止材層８ａ、８ｂとなる封着ガラスとしてホウ珪酸ガラスを使用して、外囲器２内に数１０Ｔｏｒｒのネオン（Ｎｅ）と数ｍｇの水銀を封入して外囲器２内を真空封止して冷陰極放電灯を作製した。
【００４０】
以上のようにして作製した冷陰極放電灯の気密性は十分良好な状態であり、放電による気密性の劣化等も認められなかった。これは、金属層７ａ、７ｂおよび封止材層８ａ、８ｂを介して外囲器２と電極（冷陰極）３ａ、３ｂとを接合している本発明の効果であると言える。
【００４１】
また、図９にこの冷陰極放電灯の駆動電圧と輝度との関係を示す。また、電極の表面にダイヤモンド層を備えない従来の冷陰極放電灯の駆動電圧と輝度との関係を図９に合わせて示す。なお、図９において、特性曲線Ａが本実施例にかかる冷陰極放電灯の駆動電圧と輝度との関係を示しており、特性曲線Ｂが従来の冷陰極放電灯の駆動電圧と輝度との関係を示している。図９からわかるように、従来の冷陰極放電灯においては、最高輝度に近い輝度を示す駆動電圧領域が狭い。これは、電圧増加により電流が増加して冷陰極放電灯内の温度が上昇しすぎてしまい、最適な駆動電圧範囲が狭くなったことによる。
【００４２】
一方、本実施例にかかる冷陰極放電灯においては、最高輝度に近い輝度を示す駆動電圧領域が従来の冷陰極放電灯に比べて大幅に広くなっている。これは、電極（冷陰極）３ａ、３ｂの表面にダイヤモンド層５ａ、５ｂを形成し、該ダイヤモンド層５ａ、５ｂの一部を外囲器２の外部に露出させることにより外囲器２内の熱を効率的に外部に逃がせるため外囲器２内の熱設計が容易になり、また、大電流を流しても輝度の低下が生じにくくなっていることを示している。
【００４３】
また、本実施例にかかる冷陰極放電灯を従来の冷陰極放電灯の定格の１２０％の電流で駆動したところ輝度が低下することが無く良好な輝度が得られ、外囲器２内の温度上昇による発光特性の劣化が認められなかった。また駆動電圧も１０％以上低下することが判明した。したがって、本実施例にかかる冷陰極放電灯によれば、高い発光効率を有する冷陰極放電灯が実現できているといえる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２では、外囲器２にガラス管を使用し、接合材層７ａ′、７ｂ′としてチタン膜を形成し、封止材層８ａ、８ｂとしてチタンの酸化物および珪素の酸化物を含むガラス（ＴｉＯ−ＳｉＯ系ガラス）からなる層を形成して冷陰極放電灯を作製した実施例について説明する。まず、上述した実施の形態において説明した冷陰極放電灯の製造方法に従って冷陰極放電灯を作製した。ここで、電極３ａ、３ｂを構成する導体４ａ、４ｂにはニッケル（Ｎｉ）からなるロッドを使用した。また、接合材層７ａ′、７ｂ′としてチタン（Ｔｉ）膜をダイヤモンド層５ａ、５ｂの多結晶ダイヤモンドの凹凸が隠れるように略２μｍの膜厚に電子ビーム蒸着法で蒸着した。そして、封止材層８ａ、８ｂとなる封着ガラスとしてチタンの酸化物および珪素の酸化物を含むガラス（ＴｉＯ−ＳｉＯ系ガラス）を使用して、外囲器２内に数１０Ｔｏｒｒのネオン（Ｎｅ）と数ｍｇの水銀を封入して外囲器２内を真空封止して冷陰極放電灯を作製した。
【００４５】
このようにして作製した実施例２にかかる冷陰極放電灯においても、従来の冷陰極放電灯の定格の１２０％の電流で駆動したところ、輝度が低下することが無く良好な輝度が得られ、外囲器２内の温度上昇による発光特性の劣化が認められなかった。また駆動電圧も１０％以上低下することが判明した。したがって、本実施例にかかる冷陰極放電灯によれば、実施例１の冷陰極放電灯と同様に、高い発光効率を有する冷陰極放電灯が実現できているといえる。
【００４６】
以上においては、本発明を冷陰極放電灯に適用した場合を例に説明したが、本発明は冷陰極放電灯に限定されず、熱陰極放電灯に適用した場合において上記と同様の効果が得られる。熱陰極放電灯では従来、駆動時の外囲器内部の温度により最適値があるため、熱陰極に流すことのできる電流は制限されていた。本発明を熱陰極放電灯に適用することにより、外囲器内部の温度を低減することができ、熱陰極に流すことのできる電流を増加させて良好な輝度を得ることができる。さらに、本発明を適用した熱陰極放電灯では、電極電圧降下による電極部分での損失を低減できるため、より高い発光効率を有する熱陰極放電灯が実現できる。また、外囲器内の熱を効率的に外部に逃がせるため、熱によるダイヤモンドのグラファイト化を効果的に防止するための外囲器内の温度管理を容易に行うことが可能である。
【００４７】
また、本発明を適用した熱陰極放電灯においては、電極（熱陰極）形状は金属として簡単に加工できる形状であれば、どのような形状でも構わない。電極（熱陰極）としてインナーリード部をそのまま電極（熱陰極）とするため、構造が簡単であり且つ効率のよい電極を容易に供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる放電灯は、高い発光効率が求められる放電灯に有用であり、特に、各種照明用や液晶装置等のバックライト用に用いて好適な細径の放電灯に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明を適用した冷陰極放電灯の構成を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した冷陰極放電灯の製造工程を説明する断面図である。
【図３】本発明を適用した冷陰極放電灯の製造工程を説明する断面図である。
【図４】本発明を適用した冷陰極放電灯の製造工程を説明する断面図である。
【図５】本発明を適用した冷陰極放電灯の製造工程を説明する断面図である。
【図６】本発明を適用した冷陰極放電灯の製造工程を説明する断面図である。
【図７】本発明を適用した冷陰極放電灯の製造工程を説明する断面図である。
【図８】本発明を適用した冷陰極放電灯の製造工程を説明するフローチャートである。
【図９】本発明を適用した冷陰極放電灯の駆動電圧と輝度との関係を示す特性図である。
【図１０】従来の冷陰極放電灯の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  冷陰極放電灯
２  外囲器
３ａ、３ｂ  電極（冷陰極）
４ａ、４ｂ  導体
５ａ、５ｂ  ダイヤモンド層
６  蛍光体膜
７ａ、７ｂ  接合層
７ａ′、７ｂ′  接合材層
８ａ，８ｂ  封止材層
９  酸水素バーナー
１０１  従来の冷陰極放電灯
１０２  中空体
１０３ａ，１０３ｂ  電極
１０４ａ、１０４ｂ  導体
１０５ａ、１０５ｂ  絶縁膜
１０６  蛍光体膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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